【知识点】1.岩石风化的常用标志及其原则

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1、.岩石风化程度判断1.岩石风化1.1岩石风化概念岩石在各种风化营力作用下，发生的物理和化学变化的过程称为岩石风化。岩石风化是岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象。1.2岩石风化的常用分带标志及其原则常用分带标志主要有：颜色、岩体破碎程度、矿物成分的变化、水理性质及物理力学性质的变化、钻探掘进及开挖中的技术特性。具体原则包括：（1）要充分反映各风化带岩石变化的客观规律，反映各带岩石因风化程度不同所具有的不同特性；（2）分带标志视具体条件选择，应既有代表性，又明确，便于掌握，尽量避免人为因素的影响；（3）将定性与定量研究、宏观与微观研究结合起来，综合各种标志进 #

2、行分带；（4）分带数目要考虑工程建筑的实际需要，既不要过于繁琐，分级过多；也不要过于简略，致使同一带内的岩石特性差异过大。2.岩石风化程度和各种性质变化 岩石风化程度的划分及工程特性研究，对于大型水利水电工程、高层建筑、道路桥梁等工程建基面的选择以及地基基础设计施工方案的确定起着关键性作用，对评价围岩的稳定和边坡工程亦具有重要意义。 影响岩石风化的因素有很多，其中最主要的有气候、岩性、地质构造、地形地貌和一些其他的因素。岩石的风化往往不是单因子作用的结果，而是由多种因素所共同控制的。目前，岩石风化程度划分多采用工程地质定性评价方法，从岩石颜色、次生矿物的发生、节理裂隙发育情况、机械破碎程度、风

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3、化深度、以及岩石的物理、力学和水理性质变化等方面综合分析确定。关于岩石风化程度的定量评价，目前常采用的是对岩体工程地质性质比较敏感的一些物理力学性质指标，通过室内或现场测试岩石物理力学性质单项或综合指标进行风化程度分带。由于岩石类型的千差万别，影响岩石风化因素复杂，各种岩石风化速度和风化后形态的变化也各异。因此，很难建立岩石风化程度划分的统一、定量的标准。岩石风化程度划分应当采用定性描述和定量指标相结合的方法，两者互为印证以积累利用定量指标划分岩石风化程度的经验。2.1颜色的改变风化前岩石断面颜色鲜艳，有光泽。而经过风化后的岩石。微风化，仅沿裂隙面颜色略有变色；弱风化，岩体表面及裂隙面大部分变

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4、色，但断口颜色仍保持新鲜岩石特点；强风化，大部分变色，惟有岩块的中心部分尚保持原有颜色；全风化，原岩颜色已完全改变，光泽消失。2.2岩石物理、力学和水理性质的变化物理力学性质：微风化，物理性质几乎不变，力学强度略有减弱；弱风化，力学性质较原岩低，单轴抗压强度为原岩的1/31/2；强风化，变形量小，承载强度低，物理力学性质显著降低，岩块单轴抗压强度小于原岩的1/3；全风化，浸水能崩解，压缩性能增大，手可捏碎。水理性质：从全风化强风化弱风化微风化未风化的原岩，空隙性由大到小，吸水性由强到弱。2.3次生矿物的发生微风化，仅沿裂隙面有矿物轻微变异；弱风化，沿裂隙面矿物变异明显，有次生矿物出现；强风化， #

5、除石英外，大部分矿物均已变异，仅岩块中心变异较轻，次生矿物广泛出现；全风化，除石英外，其于矿物多已变异，形成次生矿物。2.4节理裂隙发育情况微风化，组织结构未变，除构造节理外，一般风化裂隙不易察觉；弱风化，组织结构大部分完好，但风化裂隙发育，裂隙面风化剧烈；强风化，外观具有原岩组织结构，但裂隙发育，岩体呈块石状，岩块上裂纹密布，疏松易碎；全风化，组织结构已完全破坏，呈松散状或仅外观保持原岩状态，用手可折断，捏碎。2.5机械破碎程度微风化，岩体完整性较好，风化裂隙少见；弱风化，岩体一般完好，原岩结构构造清晰，风化裂隙尚发育，时夹少量岩屑；强风化，岩体强烈破碎，呈岩块，岩屑，时夹粘性土；全风化，呈

6、土状，或粘性土夹碎屑，结构已彻底改变，有时外观保持原岩状态。2.6风化深度由于岩石风化作用一般是自地表面逐渐向岩体内部进行的，因此愈靠近地表，风化作用就愈强烈，岩石风化程度也愈严重；愈向岩石内部，岩石风化得愈轻微强风化中风化弱风化等级，最后过渡到未经风化的新鲜岩石，在相同的外部自然条件下，同样种类的岩石风化层厚度愈大，其风化程度也就愈严重。2.7岩性影响分析 大多数沉积岩是由前一旋回的风化产物组成的，在其成岩过程中可能只受到较轻微的变质和改造，它的形成环境比岩浆岩、变质岩更接近地表。一般说沉积岩的抗风化能力比岩浆岩及变质岩高，最终的化学变化较小。但是沉积岩的风化问题比较复杂，其主要矿物是前一旋回的风化次生矿物，如粘

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7、土矿物、绿泥石、石英及钙-镁碳酸盐。这些矿物颗粒大都极细，比表面积大，因表面效应较强，易遭水化、水解及淋滤作用，以恢复它们对新环境的平衡关系。实践证明:沉积岩中的粘土岩，页岩、粉砂质粘土岩、粘土质粉砂岩等风化厚度虽不大，但风化速度却很快。 组成地壳的岩石是极为复杂的，为工程建筑进行的风化作用的研究，应以岩浆岩、变质岩(深的)、粘土质类岩石为主。在研究岩石风化速度时，尤应以粘土质类岩石(粘土岩、页岩、粉砂质粘土岩及各种泥质胶结的砂岩)为主。 组成岩石的化学成分对抗风化能力也有很太影响，岩石中含K、Na、Li、Cl等元素较多者，因其化学活动性较强，经化学风化后易脱离母岩随水流失。岩石中Fe、Al、 #

8、Si、Ti等元素的化学稳定性较好，经化学风化后易残留原地。即使同一元素，其所组成的化合物不同时，岩石的抗风化能力也不同，如方解石中的含Ca化合物易风化解体，而斜长石中的含Ca化合物却比较稳定。岩石的抗风化能力不仅决定于其矿物成分和化学成分的活泼性，同时也决定于岩石的结构。单矿岩(如石英岩)的颜色、导热性较均一，在外界因素作用下胀缩性基本一致，不易，形成过大的应力而引起岩石的破坏，故其抗风化能力较强；而复矿岩的成分复杂，矿物的导热性、胀缩性各不相同，易形成过大的应力而引起岩石的破坏，故其抗风化能力较弱。当矿物成分相同时，等粒结构岩石比不等粒结构岩石的抗风化能力强，原因是等粒结构岩石的胀缩性比不等

9、粒结构岩石的胀缩性均一所致。细粒结晶结构岩石受温度变化的影响较小，颗粒比表面积大，连结力较强，晶粒间的空隙较小，水、气等风化营力难以通过，其抗风化能力比成分相近的粗粒结构岩石强。成分相近的碎屑沉积岩的抗风化能力与胶结物性质有关，泥、钙质胶结者比硅质胶结的岩石抗风化能力弱。自然界岩石的矿物成分、化学成分和结构构造十分复杂，其抗风化能力各不相同。当抗风化能力不同的岩石呈相间分布时，就会形成风化深度不等的差异风化3. 对岩石风化的预防及处理3.1预防措施 大部分岩石经风化后，改变了原岩的物理力学性质，形成巨厚的风化壳。这是在地质历史时期发生的结果，其速度一般较慢，在工程使用期限内不致显著降低岩体的稳 #

10、定性。但是有的岩石，如粘土岩及含粘土质的岩石风化速度较快，它们一旦出露，经数日甚至数分钟就开始出现风化裂隙，经数年甚至数月原岩性质就会发生显著变异。对于施工前能满足建筑物要求，但在工程使用期限内因风化而不能满足建筑物要求的岩石，甚至在施工开挖过程中易于风化的岩石，必须采取预防岩石风化的措施。预防岩石风化的基本指导思想是:通过人工处理后，使风化营力与被保护岩石隔离，以使岩石免遭继续风化；降低风化营力的强度，以减慢岩石的风化速度。例如为防止因温度变化而引起的物理风化，可在被保护岩石表面用粘性土或砂土铺盖，其厚度应超过该地区年温度影响深度510cm。一般说用亚粘土作铺盖材料时效果较好，它既可防止气温 #

11、变化的影响，又因其渗透性微弱可防止气液的侵入。若是防止水和空气侵入岩体，可用水泥、沥青、粘土等材料涂抹被保护岩石的表面，或用灌浆充填岩石空隙。在国外曾采用各种化学材料浸透岩石，使之充填岩石空隙，或在空隙壁形成保护薄膜，以防止风化营力与岩石直接接触。有的采用化学材料中和风化营力，使其风化能力降低。这些方法由于费用昂贵，技术又较复杂，目前我国尚未普及推广。当以风化速度较快的岩石作地基时，基坑开挖至设计高程后，须立即浇注基础，回填闭。有时基坑开挖未达设计高程前，根据岩石的风化速度，预留一定的岩石厚度，待浇注基础工作准备妥当后，再全段面挖至设计高程，然后迅速回填封闭:或分段开挖，分段回填。这些措施均能 #

12、达到防止岩石风化的目的。3.2处理措施当风化壳厚度较小(如数米之内)，施工条件简单时，可将风化岩石全部挖除，使重型建筑物基础砌置在稳妥可靠的新鲜基岩上。当风化壳厚度较大，如10余米、几十米以上时，处理措施应视具体条件而定。对于荷载不大，对地基要求不高的建筑物，如一般工业民用建筑物，强风化带甚至剧风化带亦能满足要求时，根本不用挖除，必须选择合理的基础砌置深度。对于重型建筑物，特别是重型水工建筑物，对地基岩体稳定要求较高，其挖除深度应视建筑物类型、规模及风化岩石的物理力学性质而定，需要挖除的只是那些物理力学性质变得足以威胁到建筑物稳定的风化岩石。如我国三峡水利枢纽，大坝选在强度较高的前震旦系结晶岩

13、上，根据巨型大坝的要求，经多年反复研究，在弱风化带内部以声波纵速为为界分为上下两带，弱风化带上带及其以上的剧、强风化带需要挖除，将大坝基础砌置于弱风化带下带的顶部。当风化壳厚度虽较大，但经处理后在经济上和效果上反比挖除合理时，则不必挖除。如地基强度不能满足要求强风化中风化弱风化等级，可用锚杆或水泥灌浆加固，以加强地基岩体的完整性和坚固性。若为水工建筑物地基防渗重求，则可用水泥、沥青。粘土等材料进行防渗帷幕灌浆处理。当地基存在囊状风化，且其深度不大时，在可能条件下可将其挖除。当囊状风化深度较大时，应视具体条件或用混凝土盖板跨越，或进行加固处理。开凿于剧强风化带中的边坡和地下洞室，应进行支挡、加固、防排水等措施，以保证施工及应用期间边坡岩体及洞室围岩的稳定性。.